马来酸酐丙烯酸丙烯酸甲酯共聚物阻垢剂的合成与性能评价.pdf

精细石油化工进展
第11卷第4期
DVANCES IN FINE PETROCHEMICALS
马来酸酐/丙烯酸/丙烯酸甲酯共聚物阻垢剂
的合成与性能评价
朱洲唐善法2
(1.长江大学工程技术学院石油资源系,荆州434023:2.长江大学石油工程学院、荆州434023)
摘要以马来酸酐(MA)、丙烯酸(AA)、丙烯酸甲酯(MAC)为原料,以过硫酸铵为引发剂,
在水相中进行聚合反应,制备了 MA/AA/MAC三元共聚物阻垢剂。通过正交实验确定了共聚反应
的最佳反应条件:m(MA):m(AA):m(MAC)=1:0.4:0.6、引发剂用量(以单体总质量计)14%、反
应温度90℃、反应时间4h。对合成的 MA/AA/MAG三元共聚物进行了阻垢性能评价,结果表明:
该三元共聚物对钙垢没有阻垢作用,但对硫酸钡垢阻垢效果优异。当制备的三元共聚物阻垢剂加
量为60mg/L时,对标准浓度为370mg/L的硫酸阻垢率达9.23%
关键词阻垢剤三元共聚物合成评价
油田进入开发中后期,普遍采用注水采油等和丙烯酸甲酯的混合物,另一只滴液漏斗中加入
工艺,同时对油田污水采取回注处理,以减少对环引发剂过硫酸铵,并加入定量的蒸馏水溶解;两只
境的污染。在此生产过程中,由于压力、温度等条滴液漏斗同时开始滴加至四口烧瓶中,控制滴加
件的变化以及水的热力学不稳定性和化学不相容速度,滴加时间约为1h
性,往往会造成注水地层、油套管、井下、地面设备
3)滴加完毕后,升温至85℃继续反应,反
及集输管线出现结垢的现象。结垢会使油气产量应完成后冷却,得淡黄色透明液体。
下降,降低设备传热效率,缩短油井使用寿命,甚1,3阻垢评价方法
至使油气井停产、报废,这些都会严重影响油田开
根据石油天然气行业标准SY/T567393
发效益()
《油田用防垢剂性能评价标准》,对合成的阻垢剂
本研究以马来酸酐、丙烯酸和丙烯酸甲酯为进行阻垢性能评价。
单体,合成了一种丙烯酸类三元共聚物阻垢翔,2结果与讨论
并对其阻垢效果进行了评价。
2.1聚合反应条件的确定
1实验部分
影响聚合反应的主要因素有:单体MA、AA
1.1试剂及仪器
MAC的质量比(A)、引发剂用量(以单体总质量
马来酸酐(MA)、丙烯酸(AA)、丙烯酸甲酯计,B)、反应温度(C)和反应时间(D)。采用正交
(MAC)、过硫酸铵、NaCl、CaCl2、BaCl2·2H120、实验设计?,考察上述4个主要因素对合成产物
NAHCO3、Na2SO2,均为分析纯,天津博迪化工有限阻垢效果的影响,以确定最佳的反应条件。实验
公司;蒸馏水自制。
用钡垢为标准浓度(370mg/L)BaS04溶液,合成
259mL三口烧瓶,CS501超级恒温水浴锅,的阻垢剂加量为50mgL。正交实验方案见表1,
J-1多功能搅拌器,滴液漏斗,电子天平,烧杯,结果与分析见表2。
量筒等。
由表2中正交实验极差R分析可知,RA>
1.2合成步骤
Rp>Rc>Rn,即主要因素对聚合反应的影响从大
(1)在装有电动搅拌器、滴液漏斗和回流冷到小依次为:单体配比、引发剂用量、反应温度、反
凝管的四口烧瓶中加人一定量的马来酸酐和-定应时间。最佳位级组合为:A41B2C3D2,即最使反应
量的蒸馏水,在恒温水浴锅中加热搅拌,升温到
65℃。
(2)在一只滴液潘斗中加入一定量的丙烯酸
收稿日期:2010-02-11
作者简介:朱洲,从事油田化学方面的教学与研究工作
2010年4月
朱洲等.马来酸酐/丙烯酸/丙烯酸甲酯共聚物阻垢剂的合成与性能评价
条件为:单体质量比m(MA):m(A):m(MAC)=
表4MA/AA/MAC三元共聚物阻垢翔阻
1:0.4:0.6、引发剂用量14%、反应温度90℃、反
钙垢实验结果
应时间4h
阻垢剂加量ng"い、cる浓度/吗L
阻垢率,%
表1正交实验L(3)的因素和水平
s00
2000
水平
因
A(m(MA)im(AA):m(MAC))1:0.4:0.61:0.4:0.81:0.6:0.4
30
2000
B(引发剂用量),%
15
C(反应温度)/℃
从表4数据可看出,合成的 MA/AA/MAC三
D(反应时间)h345
元共聚物对钙垢没有阻垢作用。
表2正交实验,(3)结果与分析
2)阻硫酸钡垢评价实验(见表5)。
实验
因家
阻垢率
表5MAAA/MAC三元共聚物阻垢剂阻
绵号
B.%
%
BaSO垢实验结果
90.23
阻垢剂加量/mg?L-1
阻垢率,%
Dy
0
0
C
K1234.32173.52178.04180.0
注:BaSO溶液为标准浓度(370mg/L)
K2221.14218.13193.11195.03
K3
98.75194.86
从表5数据可看出,对于标淮浓度
S7.84
59.35
60.00
(370mgL)的BaS0A溶液,合成的 MA/AA/MAC
39.96
6.9
三元共聚物在加量为60mg/L时,阻垢率最高可
达97.23%。因此,合成的阻垢剂对钡垢的阻垢效
2.2最佳反应条件的验证
果优异。
以正交实验得出的最佳反应条件,即在单体
质量比m(MA):m(AA):m(MAC)=1:0.4:0.6、
3结论
引发剂用量14%、反应温度90℃、反应时间4h
(1)以马来酸酐(MA)、丙烯酸(AA)和丙烯
的条件下进行重复实验,并将合成的阻垢剂以酸甲酯(MAC)为单体,过硫酸铵为引发剂,合成
50mg/L的加量用于标雅浓度(370mg/L)BaSO4
MAAA/MAC三元共聚物阻垢剂的最佳条件是:
溶液,以验证反应条件的准确性及重现性,实验结
(MA):m(AA):m(MAC)=1:0.4:0.6,引发剂
果如表3所示。由表3可知,在最佳反应条件下,
用量(以单体总质量计)14%,反应温度9℃,反
合成产物对BaS04垢的阻垢效果重现性好,阻垢应时间4ho
率均在90%以上。
2)合成的MAA/MAC三元共聚物阻垢剂
对钙垢没有阻垢作用,但对钡垢阻垢效果优异。
表3最佳聚合反应条件的验证实验结果
当阻垢剂加量为0mg工时,对标准浓度为
项目
实验次数
第一次第二次
第三次
370mgy/L的BaS0溶液,阻垢率达97.23%。
阻垢率,
91,57
91,15
90,30
参考文献
2.3MA/AA/MAC三元共聚物阻垢剂的阻垢
陆柱,郑士忠,钱演子等,油田水处理技术.北京:石油工业出
版社,190.138~144
性能评价
2周康民,王旋,正交试验在实验设计中的应用.江苏地质,
(1)阻碳酸钙垢评价实验(见表4)。
1998,22(4):213~21